studiul sigurantelor fuzibile, separatoarelor si al descarcatoarelor electrice

7/30/2019 Studiul Sigurantelor Fuzibile, Separatoarelor Si Al Descarcatoarelor Electrice

1/10

Separatoare, descrctoare i sigurane fuzibile

1


1. Noiuni teoretice1.1. Separatoare1.1.1 Separatoare de joas tensiuneSeparatoarele servesc la separarea vizibil a dou circuite aflate sub tensiune dar neparcurse de

curent, asigurnd n poziia deschis o distan de izolare predeterminat ntre bornele fiecrui pol. npoziia nchis funcioneaz n regim de durat, fiind necesar realizarea unor contacte cu presiune marede contact i inoxidabile. ntruct funcia lor este de a conecta i deconecta cnd prin circuit nu trececurent, nu se formeaz arc electric ntre contacte i de aceea nu sunt prevzute cu dispozitive destingere a arcului electric. Ele sunt de regul de tip interior i au o construcie simpli robust.

Se monteaz numai n plan vertical prin intermediul cadrului 1 de care sunt fixate izolatoarelesuport 2 (fig.1). Pe izolatoarele suport sunt montate bornele de legtura cu circuitul 3, prin intermediulcrora se fixeaz calea de curent 5 denumit contact mobil. Contactul mobil execut o micare derotaie prin intermediul axului6. Este acionat manual cu ajutorul unei manete, de contactul mobil fiind

fixati urechea de acionare 7. Presiunea mare de contact trebuie realizat ntre contactul fix 4 i celmobil, cadrul metalic fiind legat la pmnt. Se execut pentru tensiuni nominale de 500 i 1000 V icureni nominali de 200, 350, 600, 1000 A. Au durata relativ de conectare de 100%.

Fig.1 Separator de joas tensiune

Din categoria separatoarelor de joas tensiune fac parte i comutatoarele i ntreruptoarele cuprghie (hebluri), care mai sunt denumite i separatoare de sarcin. Servesc pentru conectarea ideconectarea manual a circuitelor de iluminat i for de c.c i c.a. ntrerupnd curentul de sarcin (celmult curentul nominal) sunt prevzute cu dispozitive de stingere din azbociment ce au n componeni

grtare pentru fragmentarea i deionizarea arcului electric. Principiul de construcie are la bazcontacte mobile n form de bra de prghie. Se construiesc n urmtoarele variante:

monopolare, pentru circuite de semnalizare, de siguran, etc ; bipolare, pentru circuite de curent continuu i alternativ; tripolare, pentru comanda manual a motoarelor trifazate.


2/10

Echipamente electrice I

2

Fig.2 ntreruptoare cu prghie

1-manet de acionare; 2-camer de stingere; 3-contacte; 4-borne.

Prin intermediul manetei 6 se pun n micare contactele mobile 4 cu care se afl solidarcontactele de rupere 5 ce se smulg din furca contactului fix, dup ce cuitul principal s-a ndeprtataccelernd ntinderea arcului electric i protejnd contactele principale. Contactele fixe sunt fixate pe oplac izolant 1, bornele de legtur 2 realiznd conectarea n circuit. Cuitele de rupere sunt folosite lacureni mici sub 500 A, la cureni mari ele pot lipsi, unde alungirea arcului electric datorit fortelorelectrodinamice determin o vitez mare de deplasare i stingerea este puin influenat de alungirea lui

metalic ce ar fi realizat de resortul ce face legtura celor dou contacte, de rupere i principale.ntreruptoarele cu prghie se construiesc pentru tensiunile de 380 i 500V n curent alternativ

i pentru 220 sau 440 V n c.c., pentru cureni nominali de 25, 60, 100, 200, 350, 600, 1000 A, duratarelativ de conectare fiind de 100%. Capacitatea de rupere a ntreruptoarelor cu prghie este micinu pot proteja circuitul la un scurtcircuit, astfel c ntre receptor i ntreruptor trebuie montatesigurane fuzibile.

1.1.2 Separatoare de medie i nalt tensiuneSeparatorul este necesar pentru a scoate o line de sub tensiune atunci cnd se fac revizii sau

reparaii la un ntreruptor. n centralele electrice sau n staiile de distribuie sunt frecvente manevrelede conectare sau deconectare sub tensiune dar fr curent, cnd se trece de pe un sistem de bare pe altul

sau cnd se trece de la un generator la altul. De regul separatoarele se leag n serie cu ntreruptorul,acionarea separatorului fiind prevzut cu blocaj care permite deschiderea acestuia numai dupntreruperea circuitului de ctre ntreruptor.

Clasificarea separatoarelor dup modul de micare al contactului mobil:

cuit; rotative; basculante; de translaie; pantograf.

dup natura instalaiei: de interior; de exterior.

dup numrul polilor: monopolare; multipolare (tripolare).

dup modul de acionare: cu acionare manual; cu acionare electric sau pneumatic.


3/10


4/10


4

a) separator tripolar 24 kV b) separator tripolar rotativ 420 KV

Fig.4 Separatoare de exterior

Separatoare de sarcinSunt aparate de comutaie capabile a comuta circuite aflate sub tensiune i parcurse de

curentul de sarcin (cel mult curentul nominal). Construcia lui are la baz separatorul normal cruia is-a adugat un dispozitiv de stingere i contacte de rupere.

Pentru a nu folosi ntreruptoarele la comutri frecvente la sarcin nominal, care sunt aparatemult mai scumpe, s-a adoptat soluia separatorului de sarcin, care nu este ns n msur s ntrerupcurentul de scurtcircuit. Aceasta funcie este luat n acest caz de sigurana fuzibil de nalt tensiunecu mare putere de rupere. Elementul esenial al separatorului de sarcin l constituie dispozitivul de

stingere. Jetul de gaz folosit pentru stingerea arcului electric este produs chiar n interioruldispozitivului de stingere executat din material gazogen solid, arcul electric fiind acela care provoacgenerarea de gaz. Camerele de stingere de acest tip au forma plat sau cilindric.


5/10


5

Fig.6 Separator de sarcin n vid 24 kV Fig.7 Separator de sarcin cu camer de stingere din

material gazogen

n fig 7 se prezint un detaliu dintr-un separator de sarcin cu camer plat. Cuitul dublu 1 alseparatorului are adugat un cuit de rupere 2 cuplat cu ajutorul resortului 5 de acesta. n poziia nchiscurentul trece prin cuitul principal 1 al separatorului, cuitul de rupere 2 nu este n legtur electric cubulonul 3 care ii corespunde. La deschidere cuitul de rupere este antrenat de cuitul principal prin

intermediul resortului 5 pn n punctul unde este oprit de bulonul 3. Cnd cuitul principal alseparatorului prsete contactul fix circuitul rmne nchis prin cuitul de rupere pe unde curentulcircul n continuare, resortul 5 care leag cuitul de rupere de cel principal se torsioneaz n timpulmicrii. Datorita faptului c punctul de rotaie al cuitului de rupere nu coincide cu cel al cuituluiprincipal n timpul micrii acestuia din urm, primul execut o micare de translaie care permite ca laun anumit unghi de deschidere al separatorului cuitul de rupere s fie eliberat de bulonul 3. n aceastsituaie cuitul de rupere se deschide brusc, fiind acionat de resort i fixat de un opritor. Arcul electriccare ia natere nclzete pereii 4 care genereaz gaze sub aciunea cldurii. Jetul de gaz formatabsoarbe cldura din arcul electric deionizndu-l. Prin direcia sa jetul de gaze mpreun cu foreleelectrodinamice duc la ntinderea arcului electric care capt forma de bucla, ducnd n cele din urmla creterea cantitii de gaze i deci la creterea presiunii n camera de stingere. Ca materiale gazogene

se folosesc fibra roie, rina ureoformaldehidic.1.2. Sigurane fuzibileSigurana fuzibil este un aparat de comutaie a crui funcie este de a deschide un circuit

strbtut de un curent ce depete o valoare dat, prin fuziunea unuia sau mai multor elementedimensionate n acest scop. Are funcia important de a limita ca amplitudine i durat curenii descurtcircuit i ca urmare de a reduce apreciabil efectele termic i electrodinamic corespunztoare.

Se utilizeaz n exploatarea sistemelor electrice la: protecia transformatoarelor de tensiune; la protecia pe partea de nalt tensiune i a posturilor de transformare, a reelelor de

electrificare rural; la protecia motoarelor, la protecia circuitelor electronice.

Parametrii nominali tensiunea nominal (Un); curentul nominal (In); capacitatea de rupere prezumat (Is); caracteristica de protecie (a,b, fig 8), caracteristica de inere a aparatului protejat (c, fig 8); curentul minim de topire (Imt); caracteristica de liniaritate;


6/10


6

curentul limita de topire (I).

Fig.8 Caracteristica de protecie a siguranei fizibile

Elementul constructiv cu rol funcional esenial este firul fuzibil calibrat care se afl nglobatntr-o mas de nisip cu cuar, astfel nct stingerea arcului electric este dat de preluarea cldurii dectre granulele de nisip. Din momentul n care firul ajunge n stare lichid, masa de lichid nu maipstreaz forma geometric a firului, fiind supus deformrii cauzate de forele electromagnetice nbucla parcurs de curent i de forele Lorentz n masa de lichid.

Fuzibilele siguranelor se execut din Cu, Al, Ag, Zn, Pb, etc. Cuprul i argintul auconductibilitate electric mare ceea ce conduce la seciuni mici pentru fuzibilele executate din acestemetale.

Spre deosebire de funcionarea la scurtcircuit, n care caz sigurana fuzibil are un efectlimitator, n funcionarea la suprasarcin efectul limitator al siguranei nu se mai manifest, dar seobserv o dependen a duratei de fuziune n funcie de intensitatea curentului de suprasarcin,

obinndu-se astfel caracteristica de protecie la suprasarcin.

Tipuri constructive

Sigurane cu material de umplutur cu granulaie finn anvelopa 1 de porelan (fig.9) se afl suportul ceramic 2 care are bobinat pe el dup o elice,

firele fuzibile (7). La o extremitate a suportului 2 se plaseaz dispozitivul de semnalizare 6 afuncionarii siguranei. n priza 3 se fixeaz prin presare captul unui fir de alam 4 i captul unui firde oel 8 tensionat cu resortul 5. Curentul derivat prin firul de alam este nensemnat n raport cucurentul ce trece prin conductoarele de Ag. Dup topirea firelor de argint i anularea practic acurentului se va topi i firul de alam aprnd arcul electric n interiorul suportului ceramic. Apoi setopete i firul de oel elibernd indicatorul 6 de semnalizare.


7/10


7

Fig.9 Sigurane fuzibile

Sigurana cu suflaj de gazSiguranele cu auto suflaj de gaze se caracterizeaz printr-un element fuzibil suficient de lung

montat ntr-un tub unic cptuit cu un material generator de gaze (fibra, rin, bachelit, etc.).Datorittemperaturii ridicate a arcului electric, n interiorul tubului se produce o degajare de gaze avndpresiune nalt ceea ce are ca urmare un suflaj n lungul arcului electric, aceasta conducnd la stingereasa n momentul treceri prin 0. Fenomenul este nsoit de expulzare de gaze fierbini (prin orificiicalibrate prevzute cu buoane) i de un zgomot puternic. Valoarea limit superioar a curentuluideconectat e determinat de presiunile mari ce au loc n interiorul tubului. Montarea n circuit se faceprin intermediul unor borne.

Sigurane cu alungirea arcului electric datorita presiunii gazelor(sigurane cu explozie)La acestea prin topirea elementului fuzibil, conductorul flexibil este eliberat ac ionnd cuitul decontact care ncepe sa ias din tubul port fuzibilului. Astfel, arcul electric este ntins n interiorultubului i sub aciunea lui se produce o degajare intensa de gaze. Presiune creat ajut la evacuareaconductorului flexibil din tub i datorit suflajului longitudinal se creeaz condiiile de stingere aarcului electric

1.3. Descrctoare electriceDescrctoarele sunt. aparate electrice de protecie care sunt destinate s realizeze protecia

liniilor electrice mpotriva supratensiunilor. Descrctoarele utilizate pentru protecia liniilor trebuie ssatisfac dou cerine principale:

s permit amorsarea i descrcarea unei unde de supratensiune de valoare mai mic decttensiunea de izolare (de inere) a instalaiei; s asigure stingerea curentului de nsoire care curge prin descrctor dup trecerea undei de

supratensiune, datorit tensiunii reelei.Eclatorul este cel mai simplu descrctor. constnd dintr-un spaiu disruptiv avnd un electrod

legat la linie i cellalt la pmnt. Construcia unui astfel de eclator este artat n figura 6.26.a.


8/10


8

Fig.11Descrctoare electrice

Tipuri de descrctoareDescrctoare tubulare

Acest tip de descrctoare este utilizat n special pentru protecia liniilor aeriene. Construciaunui astfel de descrctor este prezentat n figura 6.26.b. ntr-un tub de fibr sau material plastic esteintrodus un sistem de electrozi metalici 2,3, care realizeaz spaiul disruptiv interior. La parteasuperioar a tubului este montat un izolator 3 i un eclator format din electrozii 5,6. Accelerareaamorsrii spaiului disruptiv interior se realizeaz montnd pe exteriorul tubului un inel metalic 7 careformeaz cu electrodul 2 un condensator a crui capacitate C este mai mare dect capacitatea C1, dintreelectrodul 3 i 8. Ca urmare, n momentul apariiei supratensiunii va amorsa mai nti eclatorul auxiliar3 i 8 i apoi eclatorul principal 2,3. Gazele degajate de materialul tubului realizeaz un suflajlongitudinal care stinge arcul electric.


9/10


9

Descrctoare cu rezisten variabilAcest tip de descrctoare este larg utilizat n protecia liniilor electrice de nalt tensiune.

Funcionarea descrctorului cu rezisten variabil se bazeaz pe utilizarea unor discuri decarborund, avnd rezistena electric neliniar (fig. 6.27.a). Se observ c rezistena electriccorespunztoare curentului de scurgere este mare i cea corespunztoare curentului de nsoire estemic. Construcia principial a unui descrctor cu rezisten variabil este artat n figura 6.28.a, iarschema echivalent n figura 6.28.b.

Descrctorul este realizat prin nserierea unor eclatoare l cu o rezisten variabil 3 format dinsuprapunerea mai multor discuri de carborund. Pentru uniformizarea reparti iei tensiunii eclatoarele lsunt untate de ctre rezistenele de untare 2. ntreg ansamblul este introdus ntr-o anvelop deporelan 4, prevzut cu o supap de siguran pentru evitarea spargerii n cazul unei avarii. La apariiaundei de supratensiune eclatoarele sunt strpunse i spre pmnt este condus un curent impuls, denumitcurent de scurgere. Pe msur ce tensiunea scade, crete rezistena neliniari arcul electric este stins.

O variant mbuntit a descrctoarelor cu rezisten variabil o constituie descrctoarelecu suflaj magnetic. Acest tip de descrctoare este prevzut cu cte o bobin de suflaj magnetic la

capetele fiecrei coloane de eclatoare, realizat n jurul rezistenei variabile i legat n paralel cuaceasta. Bobinele de suflaj intervin asupra curentului de nso ire, stingndu-l. La noi n ar acest tip dedescrctoare se utilizeaz la liniile de 220 i 400 kV.

2. Chestiuni de studiatSe vor studia din punct de vedere constructiv tipurile de separatoare, descrctoare i sigurane

fuzibile existente n laborator.


10/10

studiul sigurantelor fuzibile, separatoarelor si al descarcatoarelor electrice

Documents